Глава X hekotopыe коммуникативные машины и их будущее

Установочный механизм, управляющий положением руля, содержит вторую обратную связь, которую можно рассматривать как обратную связь, регулирующую положение. Эта обратная связь идет от потенциометра ко второму моменту и обратно к потенциометру, и ее нулевое положение регулируется выходом первой обратной связи. Если эта обратная связь перегружена, то руль начинает испытывать дрожание второго рода. Такое дрожание происходит при отсутствии света, то есть когда машине не задана цель. Теоретически это обусловливается тем обстоятельством, что поскольку затрагивается второй механизм, постольку действие первого механизма противоречит его обратной связи и стремится уменьшить ее значение. Это явление в применении к человеку представляет собой описанную нами болезнь Паркинсона.

Недавно я получил письмо от д-ра Грэя Уолтера, работающего в Неврологическом институте в Бристоле (Англия), где он интересовался “молью” или “клопом”, и Уолтер сообщил мне о подобном своем собственном механизме, отличающемся от моего механизма тем, что имеет определенную, но изменяющуюся цель. Уолтер пишет: “Мы включили другие черты, кроме отрицательной обратной связи, которые придают прибору как исследовательское и этическое отношение к миру, так и чисто фототропическое отношение”. Возможность такого изменения в модели поведения рассматривается мною в главе, посвященной научению, и развитые там взгляды имеют прямое отношение к машине Уолтера, хотя в настоящее время я не знаю, какие именно средства он использовал для того, чтобы обеспечить такой тип поведения.

“Моль” и дальнейшее развитие фототропической машины Уолтером на первый взгляд представляются упражнениями в виртуозности или, самое большее, техническими комментариями к философскому тексту. Тем не менее они в известном отношении имеют определенное практическое применение. Военно-медицинская служба Соединенных Штатов сфотографировала поведение “моли” для сравнения с фотографиями действительных случаев нервного дрожания, и эти фотографии помогают обучению военных врачей-неврологов.

Второй класс машин, над которыми мы также работали, имеет гораздо более прямую и непосредственную важную медицинскую ценность. Эти машины можно использовать [с.171] для компенсирования повреждений искалеченных или недостаточно развитых органов чувств, а также для придания новой и потенциально опасной силы уже здоровым органам. Помощь машины может распространяться на создание лучших искусственных органов, на приборы, помогающие слепому читать страницы обычного текста путем преобразования видимых знаков в слуховые, и на другие подобные вспомогательные средства для того, чтобы осведомить этих лиц о приближающихся опасностях и дать им свободу передвижения. В частности, мы можем использовать машину для того, чтобы помочь совершенно глухим. Вспомогательные средства этого последнего класса сконструировать, по-видимому, легче всего: частично вследствие того, что телефонная техника лучше всего изучена и представляет собой наиболее знакомую нам технику сообщения, частично вследствие того, что потеря слуха представляет собой в подавляющем числе случаев утрату одной способности – способности свободного участия в человеческом разговоре, и частично вследствие того, что передаваемая речью полезная информация может быть сконцентрирована в таком узком диапазоне, что она не будет находиться вне пределов передаточной способности чувства осязания.

Некоторое время тому назад профессор Уиснер сказал мне, что он интересуется возможностью создания приспособления, помогающего совершенно глухим, и что он был бы рад слышать мое мнение по эгому вопросу. Я изложил свою точку зрения, и оказалось, что мы во многом придерживаемся одного и того же мнения. Мы знали об уже проделанной в лабораториях “Bell telephone company” работе над зрительно воспринимаемой речью и об отношении этой работы к их более ранней работе над “вокодером”. Мы знали, что работа над “вокодером” дала нам более благоприятное, чем любой из предшествующих методов, измерение объема информации, которую необходимо передать, для того чтобы речь была понятной. Однако мы чувствовали, что зрительно воспринимаемая речь имеет два неудобства, именно то, что ее, очевидно, нелегко произвести в портативной форме, и то, что она предъявляет слишком тяжелые требования к органу зрения, который сравнительно более важен для глухих, чем для всех других людей. Грубые расчеты показывали, что использованный в приборе зрительного приема речи принцип можно перенести на чувство [с.172] осязания и это, как мы решили, должно быть основой нашего аппарата.

Очень скоро после начала нашей работы мы обнаружили, что исследователи в лабораториях “Bell telephone company” также рассматривали возможность осязательного приема звука и включили этот принцип в свою патентную заявку. Эти исследователи были достаточно любезны сообщить нам, что ими не была проделана никакая экспериментальная работа в этой области и что они предоставляют нам свободу продолжать наши исследования. Поэтому мы поручили проектирование и создание этого аппарата Леону Ливайну, инженеру в электронной лаборатории Массачусетского технологического института. Мы предвидели, что вопросы учебы будут составлять большую часть работы, необходимой для того, чтобы довести наше изобретение до практического применения, и здесь нам помогли советы д-ра Александера Бэвеласа, работающего в Управлении психологии.

Проблеме интерпретирования речи через другое чувство, кроме слуха, как, например, через чувство осязания, можно дать следующее объяснение с точки зрения языка. Как мы говорили, можно грубо различить три ступени в языке и два промежуточных преобразования между внешним миром и субъективным приемом информации. Первую ступень составляют акустические символы, физически представляющие собой вибрацию воздуха; вторая, или фонетическая, ступень – это различные явления, возникающие во внутреннем ухе и связанных с ним частях нервной системы; третья, или семантическая, ступень представляет собой передачу этих символов смысловому опыту.

У глухого имеются первая и третья ступени, но вторая ступень отсутствует. Однако вполне можно представить, что мы можем заменить вторую ступень ступенью, обходящей чувство слуха и проходящей, например, через чувство осязания. Здесь преобразование первой ступени в новую вторую ступень осуществляется не заложенным в нас физико-нервным аппаратом, а искусственной, созданной человеком системой. Преобразование новой второй ступени в третью ступень прямо недоступно нашему наблюдению, однако оно представляет собой образование новой системы привычек и реагировании, подобных тем, какие мы вырабатываем у себя, когда учимся управлять автомобилем. В настоящее [с.173] время состояние нашего аппарата следующее: переход от первой к новой второй ступени вполне находится под контролем, хотя и имеются некоторые технические трудности, которые следует еще преодолеть. Мы проводим исследования процесса научения, то есть перехода от второй ступени к третьей; и, по нашему мнению, результаты этих исследований являются чрезвычайно обнадеживающими. Лучший результат, который мы можем пока показать, состоит в том, что при наученном словарном запасе в двенадцать простых слов в восьмидесятикратных случайных повторениях было сделано только шесть ошибок.

В нашей работе мы должны всегда помнить о ряде обстоятельств. Первым из этих обстоятельств, как мы сказали, является тот факт, что слух не является единственным чувством сообщения, но что он такое чувство сообщения, которое находит свое главное применение в установлении en rapport с другими индивидуумами. Слух также представляет собой чувство, соответствующее некоторой коммуникативной деятельности с нашей стороны, а именно деятельности речи. Использование слуха в других отношениях также имеет важное значение, как, например, восприятие звуков природы и наслаждение музыкой, однако это использование не столь важно, чтобы мы рассматривали человека глухим в социальном отношении, если он участвует в обычном сообщении между людьми посредством речи и не использует слух в других отношениях. Иначе говоря, слух обладает тем свойством, что если мы лишены всякого использования слуха, кроме использования его для связи посредством речи с другими людьми, то мы тем не менее испытывали бы неудобства и от этого минимального недостатка.

Имея перед собой цель протезирования органов чувств, мы должны рассматривать весь речевой процесс как целое. Насколько это важно, становится сразу очевидным, когда мы рассматриваем речь глухонемого. Для большинства глухонемых обучение чтению движения губ не является ни невозможным, ни чрезмерно трудным делом, и глухонемой может достичь вполне удовлетворительного результата в умении воспринимать речевые сигналы от других. С другой стороны, за очень небольшим исключением, что является результатом лучшего и более раннего обучения, огромное большинство глухонемых, хотя они могут научиться использовать сноп губы и рот для произведения звуков, [с.174] делают это с такой причудливо комической и неприятной интонацией, которая представляет собой очень неэффективную форму посылки сигнала.

Трудность заключается в том, что для глухонемых акт разговора разорван на две совершенно отдельные части. Мы можем очень легко создать подобную ситуацию для нормального человека, если дадим ему такую телефонную систему связи с другим лицом, где его собственная речь не передается телефоном к его собственным ушам. Создать такие передаточные системы с глухим микрофоном не представляет труда, и эти системы действительно рассматривались телефонными компаниями и были отвергнуты только потому, что они вызывают страшное чувство расстройства, обусловленное, в частности, незнанием того, в какой степени голос передается линией. Люди, пользовавшиеся системой этого рода, всегда были вынуждены кричать в полную силу своего голоса, чтобы быть уверенными, что их сообщение услышано на другом конце линии.

Вернемся теперь к обычной речи. Мы видим, что процессы речи и слуха никогда не разделены у нормального человека, но что само обучение речи обусловлено тем обстоятельством, что каждый индивидуум слышит то, что он говорит. Для получения лучших результатов недостаточно, чтобы человек с большими перерывами слышал то, что он говорит, и чтобы он заполнял эти интервалы, прибегая к своей памяти. Хорошее качество речи может быть получено только в том случае, когда она подвержена постоянному контролированию и самокритике. В любом вспомогательном аппарате для совершенно глухих должен учитываться этот факт, и, хотя этот аппарат может фактически воздействовать на другой орган чувств, как, например, на органы осязания, а не на отсутствующее чувство слуха, он должен иметь сходство с электрическими слуховыми аппаратами наших дней по своей портативности, а также в том, что его можно постоянно носить с собой.

Дальнейшая теория протезирования органа слуха зависит от объема информации, эффективно используемой при слушании. Самый грубый расчет этого объема позволяет оценить максимум, который возможно передать через диапазон звука частотой в 10 000 герц и диапазон амплитуды в 80 децибелов. Однако такое напряжение связи, хотя оно показывает максимум того, что вполне могло бы выполнить ухо, является слишком большим, чтобы [с.175] представлять передаваемую речью эффективную информацию. Во-первых, речь, передаваемая через телефон, не влечет за собой передачу звуков более чем в 3000 герц, амплитудой, очевидно, не больше 5–10 децибелов; однако даже здесь, несмотря на то, что мы не преувеличиваем диапазона передаваемых уху звуков, мы сильно преувеличиваем диапазон используемых ухом и мозгом звуков для воспроизведения членораздельной речи.

Мы отмечали, что самой лучшей работой, проделанной в области оценки объема информации, является работа над “вокодером” в лабораториях “Bell telephon company”. Эту работу можно использовать для демонстрации того, что если человеческая речь правильно разделена не более чем на пять частотных полос и если эти полосы детектированы таким образом, что воспринимается только их оболочка или внешние формы, и если они используются для модулирования совершенно произвольных звуков в пределах их диапазона частоты, тогда, если эти звуки в конце концов сложить, первоначальная речь опознается как речь, и притом почти как речь отдельного лица. Тем не менее объем использованной или неиспользованной возможной переданной информации сокращается не больше чем до одной десятой или одной сотой имевшейся в наличии первоначальной потенциальной информации.

Когда мы проводим различие между использованной и неиспользованной информацией в речи, то мы проводим различие между максимальной кодирующей мощностью речи, воспринятой ухом, и между максимальной мощностью, проникающей через каскадную сеть последовательных ступеней, состоящих из уха и мозга. Первая мощность имеет отношение только к передаче речи через воздух и через промежуточные приборы, подобные телефону, завершаемые самим ухом, а не каким-либо иным аппаратом в мозгу, используемым для понимания речи. Вторая мощность относится к передаче энергии всего комплекса “воздух-телефон-ухо-мозг”. Конечно, могут иметься более тонкие оттенки модуляций, которые не проходят через данную всеохватывающую передаточную систему узкой полосы частот; и трудно оценить объем потерянной информации, передаваемой этими оттенками, однако этот объем, по-видимому, является сравнительно небольшим. Такова идея “вокодера”. Предыдущие технические оценки информации были неполны, так как они игнорировали [с.176] конечный элемент цепи, идущей от звуковых колебаний воздуха к мозгу.

Используя другие чувства глухого, мы должны иметь в виду, что за исключением зрения все другие чувства более низкого качества по сравнению со слухом и передают меньше информации за единицу времени. Единственный способ, которым мы можем заставить такое менее совершенное чувство, как осязание, работать с максимальной эффективностью, состоит в том, чтобы посылать через него не всю информацию, которую мы получаем через слух, а отредактированную часть тех звуковых комбинаций, которые пригодны для понимания речи. Иначе говоря, мы заменяем часть функции, выполняемой обычно корой головного мозга после получения звука, фильтруя нашу информацию до того, как она проходит через осязательные рецепторы. Таким образом, мы передаем часть функции коры головного мозга искусственной внешней коре. Способ, каким мы осуществляем это в рассматриваемом нами аппарате, состоит в разделении частотных полос речи как в “вокодере” и затем – после того, как они были использованы для модулирования колебаний, имеющих частоту, легко воспринимаемую кожей, – в передаче этих различных детектированных полос в пространственно разделенные области осязания. Например, пять частотных полос можно соответственно послать к большому пальцу и четырем другим пальцам одной руки.

Это помогает уяснить нам основные принципы аппарата, необходимого для приема понятной речи через звуковые колебания, преобразованные электрически в осязание. Мы уже достаточно продвинулись вперед на этом пути и знаем, что формы значительного количества слов достаточно отличаются друг от друга и достаточно стойки у ряда говорящих людей, чтобы их можно было распознать без большой речевой тренировки. Исходя из этого, основным направлением исследования должно быть более тщательное обучение глухонемых распознанию и воспроизведению звуков. С технической точки зрения перед нами встанут серьезные проблемы, связанные с портативностью аппарата и сокращением потребляемой им энергии без нанесения ущерба его свойствам. Эти вопросы пока еще находятся в стадии обсуждения. Я не хочу посеять ложные и, в частности, преждевременные надежды среди людей, страдающих физическими недостатками, и их друзей, однако я [с.177] думаю, что можно с уверенностью сказать, что перспективы на успех далеко не безнадежны.

Со времени опубликования первого издания этой книги новые специальные приборы, поясняющие положения в теории сообщения, были созданы некоторыми работниками в этой области. Я уже упоминал в одной из предыдущих глав о гомеостате д-ра Эшби и в известном отношении подобных машинах д-ра Грэя Уолтера. Позвольте мне здесь упомянуть также о некоторых более ранних машинах д-ра Уолтера, в некоторой степени подобных моим “моли” или “клопу”, по созданных для иной цели. В этих фототропических машинах каждый отдельный прибор имеет источник света и, следовательно, может воздействовать па другие приборы. Таким образом, ряд этих приборов, приведенных одновременно в действие, обнаруживает некоторые группировки и взаимные реакции, которые большинство зоопсихологов объяснило бы как социальное поведение, если бы эти элементы оказались воплощенными в плоть и кровь, а не в медь и сталь. Это – новая наука механического поведения, даже несмотря на то, что почти вся она – дело будущего.

В течение последних двух лет здесь, в Массачусетском технологическом институте, по ряду обстоятельств было трудно продвинуть работу по созданию слуховой перчатки, хотя возможности ее создания все еще имеются. Между тем теория привела к улучшениям в аппарате, позволяющем слепому проходить по лабиринту улиц и зданий, хотя детали этого прибора еще не разработаны. Это исследование в основном произведено д-ром Клифордом М. Уитчером, который сам является слепым от рождения, – выдающимся авторитетом и техником в области оптики, электротехники и других областях, необходимых для этой работы.

Большие надежды подает также протезный аппарат, который фактически пока еще не разработан и пока еще не был подвергнут окончательному критическому рассмотрению; этот аппарат представляет собой искусственное легкое, где приведение в действие двигателя дыхания будет зависеть от электрических или механических сигналов, идущих от ослабленных, но не разрушенных дыхательных мускулов пациента. В этом случае нормальная обратная связь в спинном мозгу и мозговом стволе здорового человека будет использована даже у паралитика для обеспечения контроля за его дыханием. Таким образом, можно [с.178] надеяться, что так называемое “железное легкое” больше уже не будет тюрьмой, н которой пациент забывает, как надо дышать, а будет средством упражнения для поддержания активности его остаточных способностей дыхания, и даже возможно, что это легкое разовьет его остаточные способности дыхания до такой степени, что пациент сможет дышать самостоятельно и освободится от механизма, поддерживающего его дыхание.

До сих пор мы рассматривали машины, которые, в той мере в какой это касается всего общества, по-видимому, имеют характер оторванной от непосредственных человеческих задач теоретической науки или являются определенно благодетельными вспомогательными средствами для инвалидов. Теперь мы перейдем к другому классу машин, которые обладают некоторыми очень зловещими возможностями. Довольно любопытно, что к этому классу относится играющая в шахматы машина.

Некоторое время тому назад я предложил способ, каким можно было бы использовать современные вычислительные машины для ведения по крайней мере удовлетворительной игры в шахматы. В этой работе я следовал линии мысли, имеющей значительную историю. Эдгар По рассказывает о мошеннической играющей в шахматы машине Мельцеля и показывает, что она работала вследствие того, что внутри нее находился безногий калека. Однако машина, которую я имею в виду, настоящая, и она использует последние достижения в развитии вычислительных машин. Легко сделать машину, которая будет играть в шахматы только по правилам и очень плохо; безнадежно стараться сделать машину, которая играла бы в шахматы хорошо, ибо такая машина требовала бы слишком многих комбинаций. Профессор Принстонского института исследований повышенного типа фон Нейман указывал на эту трудность. Однако не легко и в то же время не безнадежно создать машину, которой мы можем гарантировать самые лучшие возможные действия на ограниченное число ходов вперед, например на два хода вперед, и которая затем будет ставить себя в наиболее благоприятное в соответствии с некоторым более или менее легким методом оценки положение.

Современные сверхскоростные вычислительные машины могут быть настроены для действия в качестве играющих в шахматы машин, хотя более усовершенствованную машину можно было бы сконструировать при условии громадных [с.179] расходов, если мы предпочли бы работать на специально созданной для игры в шахматы машине. Скорость этих современных вычислительных машин достаточна для того, чтобы они могли оценить каждую возможность на два хода вперед в течение полагающегося по правилам на один ход игрового времени. Число комбинаций резко возрастает в геометрической прогрессии. Таким образом, различие между игрой с использованием всех возможностей на два хода вперед и игрой на три хода вперед очень большое. Предусмотреть наперед всю игру, то есть количество ходов, равное примерно пятидесяти, безнадежное дело в пределах любого времени, которое можно отпустить на, ход. Все же для существ, живущих достаточно долго, это, как показал фон Нейман, было бы возможно; тщательно играемая обеими сторонами партия привела бы, будучи предрешенным делом, либо всегда к победе белых, либо всегда к победе черных, или, что наиболее вероятно, всегда к ничьей.

Клод Шеннон, работающий в лабораториях “Bell telephon company”, предложил машину с такими же принципами, как и задуманная мною двухходовая машина, однако значительно более усовершенствованную. Начать хотя бы с того, что его оценка окончательного положения после двух ходов делала поправку на контроль взятия фигур, на взаимную защиту фигур, а также ряда фигур, на шах и мат. Затем, если бы после двух ходов позиция оказалась непрочной вследствие шаха, или возможного взятия фигуры, или вследствие возможности “вилки”, то механический игрок автоматически проиграет еще ход или два вперед до тех пор, пока не будет достигнута устойчивая позиция. Насколько это затягивание игры – на время для каждого хода сверх полагающегося по правилам срока – замедлило бы игру, я не знаю, хотя не уверен, что мы можем пойти очень далеко в этом направлении, не попадая в цейтнот при наших современных скоростях.

Я разделяю предположение Шеннона, что такая машина играла бы в шахматы на уровне хорошего любителя и даже, возможно, на уровне мастера. Ее игра была бы негибкой и довольно неинтересной, но намного безопаснее игры любого игрока-человека. Как указывает Шеннон, можно включить случайность в се операции, чтобы предотвратить ее неизменное поражение при игре чисто систематическим способом, то есть соблюдением определенной твердой последовательности ходов. Эта случайность или [с.180] неопределенность может быть включена в оценку окончательной позиции после двух ходов.

Машина играла бы гамбиты и возможные эндшпили, подобно игроку-человеку, пользуясь запасами стандартных гамбитов и эндшпилей. Более усовершенствованная машина накапливала бы на ленте каждую когда-либо сыгранную ею партию и дополняла бы уже указанные нами процессы поисками среди всех прошлых партий, имеющих отношение к данной партии, короче говоря, прибегала бы к силе научения. Хотя мы видели, что можно создать научающиеся машины, техника производства и использования этих машин пока еще очень несовершенна. Для создания играющей в шахматы машины на принципах научения время еще не созрело, хотя до этого, вероятно, не очень далеко.

Играющая в шахматы машина, которая способна познавать, могла бы продемонстрировать большую степень совершенства игры, зависящего от качества игроков, против которых она выступает как их противник. Лучший способ создания машины шахматного мастера, вероятно, заключался бы в том, чтобы выставлять ее в качестве противника против большого числа самых различных хороших шахматных игроков. С другой стороны, хорошо задуманную машину можно было бы более или менее испортить необдуманным выбором ее оппонентов. Лошадь также портится, когда позволяют плохому ездоку ездить на ней.

В научающихся машинах нужно различать то, чему машину можно научить, и то, чему ее нельзя научить. Машину можно сконструировать либо со статистическим предпочтением к известному роду поведения, которое тем не менее допускает возможность другого поведения; или же определенные черты режима работы машины могут быть твердо и неизменно определены. Мы назовем первый вид определения режима работы машины предпочтением, а второй – ограничением. Например, если правила узаконенной игры в шахматы не введены в играющую в шахматы машину в качестве ограничения и если машине придана способность научать, то это незаметно может изменить играющую в шахматы машину в машину, выполняющую совершенно иную задачу. С другой стороны, играющая в шахматы машина с правилами, приданными ей в качестве ограничения, может все же быть научающей машиной в отношении тактики и стратегии шахматной игры. [с.181]